无线供电系统、检测装置及建筑结构制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种无线供电系统、检测装置及建筑结构，其中，无线供电系统用于为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电，建筑结构包括钢筋，无线供电系统包括电源模块和传感器模块；电源模块包括电源产生电路及第一线圈，传感器模块包括电源处理电路、控制芯片、传感器及第二线圈，当第一线圈及第二线圈缠绕钢筋设置时，第一线圈与第二线圈通过钢筋耦合，电源产生电路输出的电源依次经过第一线圈、钢筋、第二线圈及电源处理电路输入至控制芯片。本无线供电系统能够可靠地为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电。

Wireless power supply system, detection device and building structure

The invention discloses a wireless power supply system, a detection device and a building structure, wherein the wireless power supply system is used to supply power for a control chip embedded in a building structure, the building structure comprises a steel bar, the wireless power supply system comprises a power supply module and a sensor module, and the power supply module comprises a power generation circuit and a first coil for transmission. The sensor module includes a power processing circuit, a control chip, a sensor and a second coil. When the first coil and the second coil are wound with reinforcing bars, the first coil and the second coil are coupled by reinforcing bars. Chip. The wireless power supply system can reliably supply power to the control chip embedded in the building structure.

【技术实现步骤摘要】
无线供电系统、检测装置及建筑结构
本专利技术涉及建筑结构检测
，特别涉及一种无线供电系统、检测装置及建筑结构。
技术介绍
建筑结构的健康检测是一个较新的领域。实时地检测桥梁，房屋，道路等建筑结构内部参数变化，能够提前获知建筑结构的健康状态，预防建筑结构发生坍塌等安全事故。将传感器嵌入在建筑结构内，就可以实时检测建筑结构内部的参数，再结合控制芯片，就可以把检测到的参数发送到外部设备。然而，控制芯片在使用过程中，需要电源为其供电。目前无线输电主要为Qi技术(诺基亚、三星等手机无线充电)，传输距离短(厘米左右)，无法穿透障碍。此技术无法使用在结构建筑内部的无限供能。或者，电源与控制芯片有线连接，电源输出的电能通过电力线传输给控制芯片。该种方案的缺陷是：当建筑结构遭受损伤时，电力线也会受损(比如建筑结构遭遇地震、强烈撞击时，电力线可能会被扯断)，导致控制芯片供电中断，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种无线供电系统，旨在可靠地为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电。为实现上述目的，本专利技术提出一种无线供电系统，用于为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电，所述建筑结构包括钢筋，所述无线供电系统包括电源模块和传感器模块；所述电源模块包括电源产生电路、与所述钢筋相匹配的第一线圈，所述电源产生电路的输出端与所述第一线圈连接；所述传感器模块包括电源处理电路、控制芯片、传感器、与所述钢筋相匹配的第二线圈，所述电源处理电路、所述控制芯片及所述传感器依次与所述第二线圈连接；其中，当所述第一线圈及所述第二线圈缠绕所述钢筋设置时，所述第一线圈与所述第二线圈通过所述钢筋耦合，所述电源产生电路输出的电源依次经过所述第一线圈、所述钢筋、所述第二线圈及所述电源处理电路输入至所述控制芯片。优选地，所述电源模块还包括第一耦合电容，所述第一耦合电容用于与所述第一线圈产生谐振，以增大所述电源产生电路输出电源所对应波形的幅度。优选地，所述电源产生电路输出电源所对应波形的频率在0至50赫兹之间。优选地，所述传感器包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器及pH计中的任意一者。优选地，所述传感器模块还包括第二耦合电容，所述第二耦合电容用于与所述第二线圈产生谐振，以增大输入至所述电源处理电路电源所对应波形的幅度。优选地，所述电源处理电路包括充电单元、升压单元、整流器，所述升压单元及所述整流器依次与所述充电单元连接。本专利技术还提出一种检测装置，用于检测建筑结构的健康状态，包括如上所述的无线供电线系统。本专利技术还提出一种建筑结构，其内嵌入有如上所述的无线供电系统。优选地，所述建筑结构包括桥梁、楼宇、港口及大坝中的任意一者。本专利技术技术方案通过采用第一线圈及第二线圈与钢筋匹配，使得当第一线圈及第二线圈缠绕钢筋设置时，第一线圈与第二线圈通过钢筋耦合，电源产生电路输出的电源依次经过第一线圈、钢筋、第二线圈及电源处理电路输入至控制芯片。一方面，由于第一线圈与第二线圈通过钢筋耦合，因此，在传输电能的过程中，能够克服因钢筋混凝土损耗电能而导致控制芯片供电中断的问题。另一方面，由于电源模块仅依赖第一线圈、钢筋和第二线圈就可以为传感器模块供电，无需电力线接入，因此，能够克服因电力线受损而导致控制芯片供电中断的问题。这样，本无线供电系统就能够可靠地为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术无线供电系统一实施例的电路结构示意图；图2为本专利技术无线供电系统另一实施例的电路结构示意图；图3为本专利技术无线供电系统一应用场景示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术提出一种无线供电系统，用于为嵌入在建筑结构中的控制芯片230供电。其中，建筑结构可以是桥梁、楼宇、港口、大坝等包含有钢筋的建筑物。请参阅图1，在一实施例中，无线供电系统包括电源模块100和传感器模块200。电源模块100包括电源产生电路110、与钢筋相匹配的第一线圈120，电源产生电路110的输出端与第一线圈120连接。传感器模块200包括电源处理电路220、控制芯片230、传感器240、与钢筋相匹配的第二线圈210，电源处理电路220、控制芯片230及传感器240依次与第二线圈210连接。在此，传感器模块200用于检测建筑结构的参数(比如，温度、湿度、压力、腐蚀度等等)，以及，将检测的参数发送至外部设备。电源模块100用于为传感器模块200提供电能。第一线圈120与钢筋相匹配，包括两者机械参数和电学参数的匹配。比如，第一线圈120的内径尺寸应当与钢筋的外径尺寸相匹配，以使第一线圈120缠绕(或者套设)在钢筋上时不发生形变。或者，第一线圈120的绕制方向、匝数、绕线直径以及绕线材料等参数，应当与钢筋的铁磁材料含量、铁磁材料分布等参数相匹配，以使第一线圈120缠绕(或者套设)在钢筋上通电时，钢筋产生的感应磁场对第一线圈120的通电电流起到增强作用。同样的，第二线圈210与钢筋相匹配，包括两者机械参数和电学参数的匹配。控制芯片230优选为低功耗控制芯片230，比如，AmbiqMicro的Apollo微控制器。可以理解的是，建筑结构的使用寿命一般在百年以上，倘若控制芯片230的使用年限过短，则需要频更换控制芯片230，而在更换控制芯片230时，会对建筑结构产生破坏。为了使控制芯片230能够长期工作，保护建筑结构，较佳地，控制芯片230为低功耗控制芯片230。值得一提的是，为了进一步减小无线供电系统的功耗，在一优选实施例中，电源产生电路110输出电源为低频电源，具体地，电源产生电路110输出电源所对应波形的频率在0至50赫兹之间，较佳地，电源产生电路110输出电源所对应波形的频率为20赫兹。本实施例中，由于第一线圈120与钢筋的机械参数及电学参数相匹配，第二线圈210与钢筋的机械参数及电学参数相匹配。因此，当第一线圈120与第二线圈210缠绕钢筋设置时，第一线圈120与第二线圈210通过钢筋耦合，电源产生电路110输出的电源依次经过第一线圈120、钢筋、第二线圈210及电源处理电路220输入至控制芯片230。这样，就能够克服因钢筋混凝土损耗而导致的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线供电系统，用于为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电，所述建筑结构包括钢筋，其特征在于，所述无线供电系统包括电源模块和传感器模块；所述电源模块包括电源产生电路、与所述钢筋相匹配的第一线圈，所述电源产生电路的输出端与所述第一线圈连接；所述传感器模块包括电源处理电路、控制芯片、传感器、与所述钢筋相匹配的第二线圈，所述电源处理电路、所述控制芯片及所述传感器依次与所述第二线圈连接；其中，当所述第一线圈及所述第二线圈缠绕所述钢筋设置时，所述第一线圈与所述第二线圈通过所述钢筋耦合，所述电源产生电路输出的电源依次经过所述第一线圈、所述钢筋、所述第二线圈及所述电源处理电路输入至所述控制芯片。

【技术特征摘要】
1.一种无线供电系统，用于为嵌入在建筑结构中的控制芯片供电，所述建筑结构包括钢筋，其特征在于，所述无线供电系统包括电源模块和传感器模块；所述电源模块包括电源产生电路、与所述钢筋相匹配的第一线圈，所述电源产生电路的输出端与所述第一线圈连接；所述传感器模块包括电源处理电路、控制芯片、传感器、与所述钢筋相匹配的第二线圈，所述电源处理电路、所述控制芯片及所述传感器依次与所述第二线圈连接；其中，当所述第一线圈及所述第二线圈缠绕所述钢筋设置时，所述第一线圈与所述第二线圈通过所述钢筋耦合，所述电源产生电路输出的电源依次经过所述第一线圈、所述钢筋、所述第二线圈及所述电源处理电路输入至所述控制芯片。2.如权利要求1所述的无线供电系统，其特征在于，所述电源模块还包括第一耦合电容，所述第一耦合电容用于与所述第一线圈产生谐振，以增大所述电源产生电路输出电源所对应波形的幅度。3.如权利要求1所述的无线供电系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智华，
申请(专利权)人：王智华，
类型：发明
国别省市：河南,41